KR100510819B1

KR100510819B1 - 색현시 모델을 이용한 디지털 캠코더의 영상 조명특성과화질 개선 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100510819B1
Application number: KR10-2002-0064586A
Authority: KR
Inventors: 김재철; 조맹섭; 강병호; 김진서; 정재영; 허태욱; 홍상기; 김대희
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2002-10-22
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2005-08-30
Also published as: KR20040035440A

Abstract

본 발명은 색현시 모델을 이용한 디지털 캠코더의 영상 조명특성과 화질 개선 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 CCD 영상 입력부(100)가 디지털 캠코더의 입력 영상을 획득하고 동작모드 제어부(200)가 입력 영상에 대하여 색현시 모델을 적용하기 위한 색현시 동작 모드를 수행하여 색온도를 전송하면 색현시 모델 적용부(300)가 다양한 조명에 대응하는 순응동작을 하여 입력 영상을 동작모드 제어부(200)에서 전달되는 색온도로 순응시켜 인간 시감화된 영상으로 변환한 후, 색영역 조절부(400)가 인간 시감화된 영상 데이터의 색 영역을 사용자의 선호에 대응하여 조절하고 색 영역이 조절된 영상을 영상 저장부(500)에 디지털 캠코더의 출력 영상으로 저장하도록 되어 있으며,

이에 따라서, 다양한 조명환경에서 촬영된 영상을 자연광의 상태로 순응시켜 인간의 시감에 자연스러운 색상을 나타내도록 재현할 수 있고 영상의 화질도 향상시킬 수 있다.

Description

색현시 모델을 이용한 디지털 캠코더의 영상 조명특성과 화질 개선 장치 및 방법 { Apparatus for improving lightness characteristic and image quality using color appearance model in digital camcoder }

본 발명은 디지털 캠코더(Digital Camcoder)에 관한 것이며, 보다 상세히는 디지털 캠코더 영상 입력 특성을 인간 시감화시켜 디지털 캠코더가 다양한 조명환경 하에서도 균일한 화질을 유지하도록 하는 색현시 모델을 이용한 디지털 캠코더의 영상 조명특성과 화질 개선 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 인간의 시감특성은 추상체와 간상체의 응답 특성으로 해석될 수 있다. 또한 상기 추상체는 응답 주파수 대역에 따라서 세 가지 추상체(L,M,S)로 구분이 되며 각각 독립적으로 조명에 응답한다.

이러한 인간의 시감특성으로 인하여 인간은 주위 조명이 변하더라도 색에 대하여 균일한 인지특성을 가지게 되며 일반적인 디지털 캡쳐 장치와 다른 응답특성을 가지게 된다.

한편, 기존의 디지털 캠코더가 백색조절(white balance)기능을 사용하여 주위 조명의 환경을 고려하고 있으나 이러한 기능으로는 인간의 시감특성을 구현할 수가 없는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 디지털 캠코더가 영상을 획득하는 과정이 인간의 시감특성을 가지게 하여 고품질의 영상을 저장할 수 있도록 하고, 디지털 캠코더의 입력 영상에 대해서 색현시 모델 적용부를 이용하여 주위 광원의 변화에 의해 왜곡된 영상을 보정하도록 된 색현시 모델을 이용한 디지털 캠코더의 영상 조명특성과 화질 개선 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 색현시 모델을 이용한 디지털 캠코더의 영상 조명특성과 화질 개선 장치는, 디지털 캠코더의 입력 영상을 획득하는 CCD 영상 입력부와; 상기 CCD 영상 입력부에서 전달되는 입력 영상에 대하여 색현시 모델을 적용하기 위한 색현시 동작 모드를 수행하여 색온도를 전송하는 동작모드 제어부; 다양한 조명에 대응하는 순응동작을 하여 상기 CCD 영상 입력부에서 전달되는 입력 영상을 상기 동작모드 제어부에서 전달되는 색온도로 순응시켜 인간 시감화된 영상으로 변환하는 색현시 모델 적용부; 상기 색현시 모델 적용부에 의해 변환된 영상 데이터의 색 영역을 사용자의 선호에 대응하여 조절하는 색영역 조절부; 및 상기 색영역 조절부에 의해 색 영역이 조절된 영상을 디지털 캠코더의 출력 영상으로 저장하는 영상 저장부로 구성된다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 색현시 모델을 이용한 디지털 캠코더의 영상 조명특성과 화질 개선 방법은, CCD 영상 입력부가 디지털 캠코더의 입력 영상을 획득하는 단계와; 동작모드 제어부가 상기 입력 영상에 대하여 색현시 모델을 적용하기 위한 색현시 동작 모드를 수행하여 색온도를 전송하는 단계; 색현시모델 적용부가 다양한 조명에 대응하는 순응동작을 하여 상기 입력 영상을 색온도로 순응시켜 인간 시감화된 영상으로 변환하는 단계; 색영역 조절부가 인간 시감화된 영상 데이터의 색 영역을 사용자의 선호에 대응하여 조절하는 단계; 및 영상 저장부가 색 영역이 조절된 영상을 디지털 캠코더의 출력 영상으로 저장하는 단계로 이루어진다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, CCD 영상 입력부(100)는 디지털 캠코더의 입력 영상을 획득한다.

동작모드 제어부(200)는 상기 CCD 영상 입력부(100)에서 전달되는 입력 영상에 대하여 색현시 모델을 적용하기 위한 색현시 동작 모드를 수행하여 색온도를 전송한다.

상기 동작모드 제어부(200)의 색온도 저장메모리(230)는 특정한 색온도를 저장하고 있다.

상기 동작모드 제어부(200)의 색온도 검출부(240)는 외부 색온도를 자동으로 검출한다.

상기 동작모드 제어부(200)의 동작모드 선택부(210)는 사용자가 색현시 모델을 적용하기 위한 색온도를 획득하기 위하여 상기 색온도 저장메모리(230)와 색온도 검출부(240) 중에서 어느 하나를 선택하도록 한다.

상기 동작모드 제어부(200)의 동작모드 제어기(220)는 상기 동작모드 선택부(210)에서 전달된 선택 신호에 따라서 상기 색온도 저장메모리(230)와 색온도 검출부(240) 중에서 어느 하나를 선택하여 색온도를 획득하여 상기 색현시모델 적용부(300)로 전달한다.

색현시 모델 적용부(300)는 다양한 조명에 대응하는 순응동작을 하여 상기 CCD 영상 입력부(100)에서 전달되는 입력 영상을 상기 동작모드 제어부(200)에서 전달되는 색온도로 순응시켜 인간 시감화된 영상으로 변환한다.

상기 색현시모델 적용부(300)의 XYZ변환부(310)는 입력 영상의 RGB 데이터를 물체색(XYZ)으로 변환한다. 이때, 아래의 수학식 1을 이용하여 RGB 데이터를 물체색(XYZ)으로 변환한다.

여기서, Xr,max, Yr,max, Zr,max는 Red값이 최대일 때 측정된 X, Y, Z 각각의 물체색 값이며, Xg,max, Yg,max, Zg,max는 값이 Green값이 최대일 때 측정된 X, Y, Z 각각의 물체색 값이며, Xb,max, Yb,max, Zb,max는 값이 Blue값이 최대일 때 측정된 X, Y, Z 각각의 물체색 값이다.

상기 색현시모델 적용부(300)의 LMS변환부(320)는 변환된 물체색을 추상체 응답 특성치(LMS)로 변환한다. 이때, 아래의 수학식 2를 이용하여 물체색을 추상체 응답 특성치(LMS)로 변환한다.

여기서, M11, M12, M13, M21, M22, M23, M31, M32, M33은 물체색에서 추상체 특성치로 변환하기 위한 상수이며, 색순응 모델에 따라서 다르게 정의될 수 있다.

상기 색현시모델 적용부(300)의 LMS조절부(330)는 상기 LMS변환부(320)에 의해 변환된 추상체 응답 특성치(LMS)를 상기 동작모드 제어부(200)에서 전달된 색온도로 순응시켜 조절한다. 이때, 아래의 수학식 3을 이용하여 추상체 응답 특성치(LMS)를 색온도로 순응시켜 조절한다.

여기서, Lmax1, Mmax1, Smax1은 LMS변환부(320)에서 변환된 LMS 값 중에서 각각의 최대치를 의미하고, Lmax2, Mmax2, Smax2는 변환하고자 하는 색온도에서의 LMS 각각의 최대치를 의미한다.

상기 색현시모델 적용부(300)의 LMS역변환부(340)는 조절된 추상체 응답 특성치(LMS)를 물체색으로 역변환한다. 이때, 아래의 수학식 4를 이용하여 추상체 응답 특성치(LMS)를 물체색으로 역변환한다.

여기서, 수학식 2와 동일하게, M11, M12, M13, M21, M22, M23, M31, M32, M33은 물체색에서 추상체 특성치로 변환하기 위한 상수이며, 색순응 모델에 따라서 다르게 정의될 수 있다.

상기 색현시모델 적용부(300)의 XYZ역변환부(350)는 역변환된 물체색(X'YZ)으로부터 R'G'B' 데이터를 추출하여 입력 영상의 특성을 인간 시감화된 영상으로 변환한다. 이때, 아래의 수학식 5를 이용하여 역변환된 물체색(X'YZ)으로부터 R'G'B' 데이터를 추출한다.

여기서, 수학식 1과 동일하게, Xr,max, Yr,max, Zr,max는 Red값이 최대일 때 측정된 X, Y, Z 각각의 물체색 값이며, Xg,max, Yg,max, Zg,max는 값이 Green값이 최대일 때 측정된 X, Y, Z 각각의 물체색 값이며, Xb,max, Yb,max, Zb,max는 값이 Blue값이 최대일 때 측정된 X, Y, Z 각각의 물체색 값이다.

색영역 조절부(400)는 상기 색현시 모델 적용부에 의해 변환된 영상 데이터의 색 영역을 사용자의 선호에 대응하여 조절한다.

상기 색영역 조절부(400)의 XYZ변환부(410)는 상기 색현시모델 적용부(300)에 의해 변환된 영상 데이터의 RGB데이터를 물체색으로 변환한다.

상기 색영역 조절부(400)의 LCH변환부(420)는 변환된 물체색을 균등 색공간(LCH)으로 변환한다.

상기 색영역 조절부(400)의 LCH 조절부(430)는 상기 LCH변환부(420)에 의해 변환된 균등 색공간(LCH)의 색 영역들에 대하여 개별적으로 명도, 채도, 색상을 조절한다.

상기 색영역 조절부(400)의 LCH역변환부(440)는 상기 LCH 조절부(430)에 의해 색 영역들에 대한 명도, 채도, 색상이 조절된 균등 색공간(LCH)을 물체색으로 역변환한다.

상기 색영역 조절부(400)의 XYZ 역변환부(450)는 역변환된 물체색을 RGB 데이터로 역변환하여 색 영역이 조절된 영상을 출력한다.

영상 저장부(500)는 상기 색영역 조절부에 의해 색 영역이 조절된 영상을 디지털 캠코더의 출력 영상으로 저장한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 색현시 모델을 이용한 디지털 캠코더의 영상 조명특성과 화질 개선 장치는 다음과 같이 작동한다.

먼저, 상기 CCD 영상 입력부(100)가 디지털 캠코더의 입력 영상을 획득하여 상기 색현시모델 적용부(300)로 전달하고, 상기 동작모드 제어부(200)가 CCD 영상 입력부(100)에서 전달되는 입력 영상에 대하여 색현시 모델을 적용하기 위한 색현시 동작 모드를 수행하여 색온도를 색현시모델 적용부(300)로 전송하면, 상기 색현시모델 적용부(300)는 다양한 조명에 대응하는 순응동작을 하여 상기 CCD 영상 입력부(100)에서 전달되는 입력 영상을 상기 동작모드 제어부(200)에서 전달되는 색온도로 순응시켜 인간 시감화된 영상으로 변환한다.

이때, 상기 동작모드 제어부(200)의 동작모드 제어기(220)는 사용자가 색현시 모델을 적용하기 위한 색온도를 획득하기 위하여 동작모드 선택부(210)를 조작하여 색온도가 저장된 색온도 저장메모리(230)와 외부 색온도를 자동으로 검출하는 색온도 검출부(240) 중에서 어느 하나를 선택하면 상기 색온도 저장메모리(230)와 색온도 검출부(240) 중에서 선택된 어느 하나로부터 색온도를 획득하여 상기 색현시모델 적용부(300)로 전달한다.

또한, 상기 색현시 모델 적용부(300)의 XYZ변환부(310)가 상기 수학식 1을 이용하여 입력 영상의 RGB 데이터를 물체색(XYZ)으로 변환하고, 상기 LMS변환부(320)는 변환된 물체색을 상기 수학식 2를 이용하여 추상체 응답 특성치(LMS)로 변환하면, 이어서 상기 LMS조절부(330)가 상기 수학식 3을 이용하여 이 추상체 응답 특성치(LMS)를 상기 동작모드 제어부(200)에서 전달된 색온도로 순응시켜 조절한 다음 상기 LMS역변환부(340)가 상기 수학식 4를 이용하여 색온도로 순응시켜 조절된 추상체 응답 특성치(LMS)를 물체색으로 역변환하고, 마지막으로 상기 XYZ역변환부(350)가 상기 수학식 5를 이용하여 역변환된 물체색(X'YZ)으로부터 R'G'B' 데이터를 추출하여 입력 영상의 특성을 인간 시감화된 영상으로 변환하여 상기 색영역 조절부(400)로 전달한다.

상기와 같이 색현시모델 적용부(300)가 다양한 조명에 대응하는 순응동작을 하여 상기 CCD 영상 입력부(100)에서 전달되는 입력 영상을 상기 동작모드 제어부(200)에서 전달되는 색온도로 순응시켜 인간 시감화된 영상으로 변환하고 나면, 다음으로 상기 색영역 조절부(400)는 색현시 모델 적용부(300)에 의해 변환된 영상 데이터의 색 영역을 사용자의 선호에 대응하여 조절한다.

이때, 상기 XYZ변환부(410)가 먼저 상기 색현시모델 적용부(300)에 의해 변환된 영상 데이터의 RGB데이터를 물체색으로 변환하면, LCH변환부(420)가 변환된 물체색을 균등 색공간(LCH)으로 변환하고, 이어서 상기 LCH 조절부(430)가 LCH변환부(420)에 의해 변환된 균등 색공간(LCH)의 색 영역들에 대하여 개별적으로 명도, 채도, 색상을 조절하면 LCH역변환부(440)가 색 영역들이 조절된 균등 색공간(LCH)을 물체색으로 역변환하며, 마지막으로 상기 XYZ 역변환부(450)가 역변환된 물체색을 RGB 데이터로 역변환하여 색 영역이 조절된 영상을 출력하여 상기 영상 저장부(500)로 전달하고, 이에 따라서 상기 영상 저장부(500)는 색 영역이 조절된 영상을 디지털 캠코더의 출력 영상으로 저장한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 색현시 모델을 이용한 디지털 캠코더의 영상 조명특성과 화질 개선 장치 및 방법은 디지털 캠코더가 영상을 획득하는 과정이 인간의 시감특성을 가지게 하여 고품질의 영상을 저장할 수 있도록 하고, 디지털 캠코더의 입력 영상에 대해서 색현시 모델 적용부를 이용하여 주위 광원의 변화에 의해 왜곡된 영상을 보정하도록 되어 있기 때문에, 다양한 조명환경에서 촬영된 영상을 자연광의 상태로 순응시켜 인간의 시감에 자연스러운 색상을 나타내도록 재현할 수 있을 뿐만 아니라, 획득된 영상이 색 항상성(color constancy)을 가지게 할 수 있고 영상의 화질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

특히, 본 발명에 따른 색현시 모델을 이용한 디지털 캠코더의 영상 조명특성과 화질 개선 장치 및 방법은 디지털 캠코더에 추가적인 장치를 사용하지 않고서도 사용자의 선택에 의해서 입력 영상을 원하는 조명으로 순응시킬 수 있는 장점이 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 색현시 모델을 이용한 디지털 캠코더의 영상 조명특성과 화질 개선 장치 및 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 색 현시 모델을 이용한 디지털 캠코더의 영상 조명특성과 화질 개선 장치를 도시한 구성도,

도 2는 동작모드 제어부를 도시한 구성도,

도 3은 색현시모델 적용부를 도시한 구성도,

도 4는 색영역 조절부를 도시한 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : CCD 영상입력부 200 : 동작모드 제어부

210 : 동작모드 선택부 220 : 동작모드 제어부

230 : 색온도 저장 메모리 240 : 색온도 검출부

300 : 색현시모델 적용부 310 : XYZ 변환부

320 : LMS 변환부 330 : LMS 조절부

340 : LMS 역변환부 350 : XYZ 역변환부

400 : 색영역 조절부 410 : XYZ 변환부

420 : LCH 변환부 430 : LCH 조절부

440 : LCH 역변환부 450 : XYZ 역변환부

500 : 영상 저장부

Claims

디지털 캠코더의 입력 영상을 획득하는 CCD 영상 입력부와;

상기 CCD 영상 입력부에서 전달되는 입력 영상에 대하여 색현시 모델을 적용하기 위한 색현시 동작 모드를 수행하여 색온도를 전송하는 동작모드 제어부;

색현시 모델 적용부는 입력 영상의 RGB 데이터를 물체색(XYZ)으로 변환하는 XYZ변환부, 변환된 물체색을 추상체 응답 특성치(LMS)로 변환하는 LMS변환부, 상기 LMS변환부에 의해 변환된 추상체 응답 특성치(LMS)를 상기 동작모드 제어부에서 전달된 색온도로 순응시켜 조절하는 LMS조절부, 조절된 추상체 응답 특성치(LMS)를 물체색으로 역변환하는 LMS역변환부 및 역변환된 물체색(X'YZ)으로부터 R'G'B' 데이터를 추출하여 입력 영상의 특성을 인간 시감화된 영상으로 변환하는 XYZ역변환부로 이루어지며, 다양한 조명에 대응하는 순응동작을 하여 상기 CCD 영상 입력부에서 전달되는 입력 영상을 상기 동작모드 제어부에서 전달되는 색온도로 순응시켜 인간 시감화된 영상으로 변환하는 상기 색현시 모델 적용부;

상기 색현시 모델 적용부에 의해 변환된 영상 데이터의 색 영역을 사용자의 선호에 대응하여 조절하는 색영역 조절부; 및

상기 색영역 조절부에 의해 색 영역이 조절된 영상을 디지털 캠코더의 출력 영상으로 저장하는 영상 저장부

로 구성되는 것을 특징으로 하는 색현시 모델을 이용한 디지털 캠코더의 영상 조명특성과 화질 개선 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 동작모드 제어부는

색온도가 저장된 색온도 저장메모리와;

외부 색온도를 자동으로 검출하는 색온도 검출부;

사용자가 색현시 모델을 적용하기 위한 색온도를 획득하기 위하여 상기 색온도 저장메모리와 색온도 검출부 중에서 어느 하나를 선택하도록 하는 동작모드 선택부; 및

상기 동작모드 선택부에서 전달된 선택 신호에 따라서 상기 색온도 저장메모리와 색온도 검출부 중에서 어느 하나를 선택하여 색온도를 획득하여 상기 색현시모델 적용부로 전달하는 동작모드 제어기

로 구성되는 것을 특징으로 하는 색현시 모델을 이용한 디지털 캠코더의 영상 조명특성과 화질 개선 장치.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 색영역 조절부는

상기 색현시 모델 적용부에 의해 변환된 영상 데이터의 RGB데이터를 물체색으로 변환하는 XYZ변환부와;

변환된 물체색을 균등 색공간(LCH)으로 변환하는 LCH변환부;

상기 LCH변환부에 의해 변환된 균등 색공간(LCH)의 색 영역들에 대하여 개별적으로 명도, 채도, 색상을 조절하는 LCH 조절부;

상기 LCH 조절부에 의해 색 영역들에 대한 명도, 채도, 색상이 조절된 균등 색공간(LCH)을 물체색으로 역변환하는 LCH역변환부; 및

역변환된 물체색을 RGB 데이터로 역변환하여 색 영역이 조절된 영상을 출력하는 XYZ 역변환부

로 구성되는 것을 특징으로 하는 색현시 모델을 이용한 디지털 캠코더의 영상 조명특성과 화질 개선 장치.
CCD 영상 입력부가 디지털 캠코더의 입력 영상을 획득하는 단계와;

동작모드 제어부가 상기 입력 영상에 대하여 색현시 모델을 적용하기 위한 색현시 동작 모드를 수행하여 색온도를 전송하는 단계;

색현시모델 적용부가 다양한 조명에 대응하는 순응동작을 하여 상기 입력 영상을 색온도로 순응시켜 인간 시감화된 영상으로 변환하는 단계;

색영역 조절부가 인간 시감화된 영상 데이터의 색 영역을 사용자의 선호에 대응하여 조절하는 단계; 및

영상 저장부가 색 영역이 조절된 영상을 디지털 캠코더의 출력 영상으로 저장하는 단계

로 이루어지는 것을 특징으로 하는 색현시 모델을 이용한 디지털 캠코더의 영상 조명특성과 화질 개선 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 동작모드 제어부가 입력 영상에 대하여 색현시 모델을 적용하기 위한 색현시 동작 모드를 수행하여 색온도를 전송하는 단계는

사용자가 색현시 모델을 적용하기 위한 색온도를 획득하기 위하여 색온도가 저장된 색온도 저장메모리와 외부 색온도를 자동으로 검출하는 색온도 검출부 중에서 어느 하나를 선택하면 상기 색온도 저장메모리와 색온도 검출부 중에서 선택된 어느 하나로부터 색온도를 획득하여 상기 색현시모델 적용부로 전달하는 것을 특징으로 하는 색현시 모델을 이용한 디지털 캠코더의 영상 조명특성과 화질 개선 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 색현시모델 적용부가 다양한 조명에 대응하는 순응동작을 하여 상기 입력 영상을 색온도로 순응시켜 인간 시감화된 영상으로 변환하는 단계는

입력 영상의 RGB 데이터를 물체색(XYZ)으로 변환하고, 변환된 물체색을 추상체 응답 특성치(LMS)로 변환한 후, 이 추상체 응답 특성치(LMS)를 상기 동작모드 제어부에서 전달된 색온도로 순응시켜 조절한 다음 물체색으로 역변환하고, 역변환된 물체색(X'YZ)으로부터 R'G'B' 데이터를 추출하여 입력 영상의 특성을 인간 시감화된 영상으로 변환하는 것을 특징으로 하는 색현시 모델을 이용한 디지털 캠코더의 영상 조명특성과 화질 개선 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 색영역 조절부가 인간 시감화된 영상 데이터의 색 영역을 사용자의 선호에 대응하여 조절하는 단계는

상기 색현시 모델 적용부에 의해 변환된 영상 데이터의 RGB데이터를 물체색으로 변환하고, 변환된 물체색을 균등 색공간(LCH)으로 변환한 후, 이 균등 색공간(LCH)의 색 영역들에 대하여 개별적으로 명도, 채도, 색상을 조절한 다음 물체색으로 역변환하고, 역변환된 물체색을 RGB 데이터로 역변환하여 색 영역이 조절된 영상을 출력하는 것을 특징으로 하는 색현시 모델을 이용한 디지털 캠코더의 영상 조명특성과 화질 개선 방법.